KR910006759B1 - 용융금속 유출용 탭 구멍 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용융금속 유출용 탭 구멍 장치

제1도는 본 발명에 따른 탭 구멍 장치의 부분 단면도이다.

제2도는 제1도의 선 "2-2"에 따른 단면도이다.

제3도는 내화 물질을 구성된 본 발명에 따른 부품의 전개도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2 : 실린더 3,3', 4,4' : 홈

5 : 하우징 6 : 지지대

8, 26, 30 : 스프링 9 : 슬리브(SLEEVE)

12, 13 : 블록 14, 15, 16, 17 : 오목부

18, 19 : 닙(nip) 21 : 슬롯

20, 22 : 탭 구멍 23, 25 : 판

24 : 기어(gear) 27 : 캠샤프트

28 : 플랜지(flange) 29 : 코팅

31 ; 내화 섬유층

본 발명은 용융 금속을 따르는 탭 구멍(taphole) 장치에 관한 것이다.

특히 본 발명은 용융 금속을 따르는 과정 동안 용융금속의 유출을 개시, 정지 그리고 조절할 수 있게 구멍의 크기를 변화시킬 수 있는 탭 구멍 장치에 관한 것이다.

야금술의 산업에서 공지된 탭 구멍 장치는 일반적으로 프라그(plug)나 미끄럼 방해 장치로 구성되어 있다.

이러한 장치의 원리는 용융된 금속이 들어있는 용기내의 오리피스(orifice)의 단면을 증감시키기 위해 그 오리피스 속에다 프라그가 플레이트(plate)등과 같은 물체를 삽입하든지 제거하는 것이다.

이러한 원리를 사용하면 흘러나오는 금속의 형태가 장치내의 오리피스의 형태 변화에 영향을 받기 때문에 이런 장치는 완전한 개구 및 밀폐 상태를 제외하고는 잘 기능하지 못한다.

즉 개구부의 크기를 중간 정도로 했을 때 용융 금속의 흐름 상태가 크게 변하기 때문에 주물의 질이 많이 저하되게 된다.

그래서 더 좋은 기능을 가진 탭 구멍 장치의 필요성과 유용성이 요구되고 있다.

미합중국 특허출원 제 439,339호에 대응하는 룩셈부르크 특허 제83,734호에 용융된 비금속의 유출을 방지시키고 용융 금속의 유출을 잘 조절하며 또 항상 탭 구멍의 출구 형태를 동일하게 유지시킬 수 있는 탭 구멍 장치가 기술되어 있다.

미합중국 특허출원 제 439,339호에 기술된 장치도 역시 용융금속의 유출에 적용시킬 수 있다.

여기에 기술된 탭 구멍 장치에는 축이 평행으로된 두 개의 실린더가 있다. 실린더는 서로 접촉하여 각각의 축에서 회전한다.

상기 실린더중 적어도 하나의 실린더에는 부분적으로 원주 형태로 된 홈이 있고 다른 실린더는 매끈하다.

홈은 실린더의 원주를 따라 축에 수직으로 형성되어 있으며 깊이는 제로(zero)에서부터 최대로 변화할 수 있게 되어 있다.

양쪽 실린더에 동일한 형상의 홈이 나있는 것이 바람직하다.

홈은 윤곽에 의해 한정된 개구부가 대칭으로 되도록 두 개의 실린더를 중첩시켜서 서로 반대 방향으로 상기 실린더를 회전시켜 개구부의 단면을 잘 변화시킬 수 있고 개구부의 초기 단면을 잘 지속시킬 수 있다.

미합중국 특허 출원 제439,339호에 기술된 탭 구멍 장치의 특성과 잇점은 계속해서 탭 구멍 개구부를 변화시켜 유출을 잘 조절할 수 있다는 것이다.

홈의 외형에 따라 탭 구멍 개구부의 단면이 변화된다.

유사타원형(pseudo-eliptical form)의 홈으로 완전한 원형의 개구부를 만들 수 있고 구멍의 축을 일정하게 할 수 있다.

그러나 미합중국 특허 제439,339호에 기술된 탭 구멍 장치로 용융 금속을 따르는데 있어서 여러 가지의 문제점과 어려움이 뒤따른다.

이러한 문제점은 용융 금속의 강한 반응력과 용융물의 상승된 온도(대개 1700℃)에 기인한다.

따라서 상기의 탭 구멍 장치 특히 함께 작용하는 실린더가 강한 반응 조건에 견딜 수 있어야 한다.

그러나 크기가 같고 대체로 표면이 원형 원통형으로 된 내화 물질로 구성된 실린더를 저렴한 간격으로 생산할 수 없다.

내화 물질로 만든 실린더의 크기가 균일하지 않고 또 완전한 원통형이 아니기 때문에 원통형의 표면에 있는 틈에서 쉽게 굳어지게 된다.

또 내화 물질을 기계화하는 것이 어렵기 때문에 이러한 문제점을 제거할 수 없다.

또 탭 구멍 장치에서 발생되는 온도의 변화가 거대하기 때문에 일부분의 팽창에 의해 내화 실린더의 작업성이 변화된다.

그러므로 미합중국 특허출원 제439,339호에 기술된 탭 구멍 장치와 유사하고 용융 금속이 직접 접촉되는 탭 구멍 장치의 부분이 적당한 내화물질(부식 저항이 강한 내화 물질층으로 피복시키는 것이 좋음)로 되어 있으며 처음부터 존재하든지 장치의 작동 동안 발생될 수 있는 불균일성이나 불일치성이 자동으로 보상되어지는 그러한 탭 구멍 장치를 만드는 것이 좋다.

본 발명에 따른 탭 구멍 장치에는 적당한 내화 물질로 구성되어 있고 서로 서로 "부유(float)"하도록 인접한 위치에 대향하여 설치된 두 개의 실린더가 있다.

본 발명의 특성과 잇점은 아주 정교한 형태의 실린더가 필요하지 않고 또 똑같은 형태의 실린더가 필요하지 않다는 것이다.

또 본 발명으로 탭 구멍의 부품을 쉽게 분해할 수 있고 재조립할 수도 있다.

또, 본 발명에 따른 탭 구멍 장치의 부품이 하우징내에 단단하게 설치되어 있기 때문에 탭 구멍의 출구까지 완전히 용융 금속과 주변의 공기가 접촉되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 대해 상술한 잇점과 또 다른 잇점들을 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에서, 한쌍의 실린더(1) (2)에는 각각 홈(3)(3')과 홈(4)(4')이 있다. 실린더(1)(2)는 내화물질로 되어 있으며 부식 저항이 강한 제2의 물질로 얇게 피복된 것이 좋다.

상술한 것과 같이 내화물질을 기계화시키는 것이 어렵기 때문에 직경이 완전한 원통으로 되고 또 동일한 형태로된 실린더를 만드는 것이 어렵다.

본 발명에 따라 서로 "부유"하도록 하우징 즉 케이스(5)에다 실린더(1)(2)를 설치하여 상기의 문제점을 해결할 수 있다.

하우징(5)에다 두가지 형태의 구조체를 설치하여 본 발명의 부유 특성을 행할 수 있다.

즉 제1형태의 구조체는 단지 "부유"만을 부가하는 기능을 하는 것이고, 제2형태의 구조체는 부유 상태를 부가시키고 그리고 밀봉체의 역할을 하는 것이다.

이와 같은 제1부유 구조체는 실린더 표면상의 매우 작은 부분에서 각 실린더에 압력을 가한다.

이러한 구조체는 위로 향해 뻗어 있고 실린더(1)(2)의 표면에 인접한 내화 물질의 지지대(6)로 구성되어 있고, 상기 지지대는 케이스(5)내에 있는 어펄츄어 내에서 조정 가능하게 되어 있다.

스프링(8)을 변화시키든지, 슬리브(sleeve)(9)를 나사 조절하든지, 벨레빌 와샤(Belleville washer)등과 같은 다른 적당한 방법을 사용하여 지지대(6)에 의해 실린더(1)(2)에 가해지는 힘을 적당하게 조절할 수 있다. 지지대(6)에 의해 실린더에 적용되는 힘의 면과 실린더(1)(2)의 축을 통과하는 면 사이의 각은 "A"이다.

이 각(A)은 30도와 60도 사이의 각도이어야 하고 50도 정도인 것이 좋다. 부유 상태로 설치하기 위한 지지대(6)를 보조하는 제2구조체는 각각 두 개의 원통형 오목부(recess)(14)(15)와 오목부(16)(17)가 있는 두 개의 내화 블록(12)(13)으로 구성되어 있다.

이러한 오목부는 활모양이든지 원통형 모양이고, 그리고 실린더가 오목부와 통하고 또 오목부 사이에 설치되도록 실린더의 표면과 같은 형태로 된 것이 좋다.

오목부(14)(15)와 오목부(16)(17)가 거의 완전히 실린더(1)(2)의 표면과 접촉하는 것이 좋다.

내화 블록(12)(13)은 실린더의 표면에다 압력을 가하는 것외에 또 실린더의 홈(3)(3')과 홈(4)(4')을 통해 용융 금속을 안내하고 그리고 용융 금속의 하우징(5)의 구성진곳 속으로 흐르지 못하게 하는 밀봉체의 역할도 한다.

본 발명의 부유 상태로 설치하는 것으로 내화 물질로 구성된 실린더(1)(2)의 직경 불일치에 의해 야기되는 상술한 문제점을 해결할 수 있다.

예로서, 실린더의 직경이 제1도에 도시된 실린더의 직경보다 약간 작을 경우에 지지대(6)가 내화 블록(12)(13)의 오목부(14)(15), (16)(17)쪽으로 실린더(1)(2)를 밀어 이들이 서로 접촉하도록 할 것이다.

결과적으로 탭 구멍(20)을 통해 유출되는 용융 금속은 정확하게 홈(3)(3'), (4)(4')을 통해 안내될 것이다.

내화 블록(12)(13)과 실린더(1)(2)의 불필요한 마찰을 제한하고 이들 사이를 적당하게 밀봉시키기 위해 이들을 케이스(5)에 설치하기 전에 실린더(1)(2)에다 흑연 윤활유 물질과 같은 윤활성 물질이나 페이스트(paste)를 적용시킨다.

홈(3)(3'), (4)(4')은 이러한 윤활성 페이스트에 의해 피복되지 않아야 한다. 내화 물질의 부서지는 성질과 그러한 것에 의해 내화 블록(12)(13)을 기계화하기 어려운 점 때문에 두 개의 실린더 사이에 틈이 생기지 않도록 하는 것은 거의 불가능하다.

결과적으로 두 개의 오목부(14)(15) 또는 오목부(16)(17)가 함께 닿는 블록(12)(13)의 가장자리에 닙(nip)(18)(19)이 형성되게 된다.

본 발명품을 조립하는 동안 이러한 닙(18)(19)이 부가되어지게 된다. 액체 금속을 유출시키는 동안 닙을 따라 액체 금속이 누설되지 않도록 닙(18)(19)의 가장 자리에 내화 그라우트(grout)가 주입된다.

스프링(30)의 힘에 의해 실린더(1)(2)에 내화 블록(13)이 맞대이게 된다. 블록(13)의 기본적인 기능은 용융 금속을 탭 구멍(22)을 통해 안내시키는 것이고, 블록(13)에 의해 실린더(1)(2)에 가해지는 압력은 2차적인 기능이다. 스프링(30)의 힘으로 실린더의 옆 표면으로 용융 금속이 흐르는 것을 방지시킬 수 있다.

실린더(1)(2)외 용융 금속용기(도시않음)사이에 있는 블록(12)에 탭 구멍(20)이 있고, 탭 구멍(20)의 끝은 홈(3)(4)에서 끝이 난다(실린더가 유출시키는 위치에 있을 때).

하우징(5)과 실린더(1)(2)에 하우징(5)과 실린더(1)(2)사이에 있는 표면의 대부분을 덮을 수 있는 열 절연물질 즉 셀(shell)(세라믹 섬유로 된 것이 좋음)이 있는 것이 좋다.

압축성이 낮은 상기 셀은 실린더(1)(2)직경의 변화를 보상하는데도 도움이 된다.

제1도의 선 "2-2"에 따른 단면도인 제2도에서, 내화물질판(23)이 케이스(5)의 바닥에 설치되어 있다. 판(23)과 케이스(5)에 실린더가 회전되게 하는 한쌍의 샤프트가 들어가는 구멍이 두 개 있다.

이러나 샤프트 끝단의 형태는 실린더(1)(2)에 있는 슬롯(21)과 일치한다. 이 예에서 샤프트 끝단의 단면은 사각형으로 된 슬롯(21)에 대응하는 사각형이다.

두 개의 기어(gear)(24)로 실린더(1)(2)를 서로 다른 방향으로 동시에 회전시킬 수 있다.

이 기어는 서보 모타등과 같은 적당한 장치에 의해 구동된다. 실린더(1)(2)의 형태에서 어느 다른 것보다 길이를 가장 잘 조절할 수 있다. 따라서 실린더(1)(2)의 길이는 대체로 동일하며, 각 실린더(1)(2)의 한끝은 제1한(23)에 맞대어 설치되고, 각 실린더(1)(2)의 다른 끝은 제2판(25)에 인접한다.

판(23)(25)은 내화 물질로 구성되어 있다.

케이스(5)에 설치되어 있는 두 개의 캠(cam) 샤프트(27)는 금속 플랜지(28)와 코일 스프링(26)을 경유하여 판(25)에 지탱되어진다.

이렇게 조립하면 판(25)은 실린더(1)(2)에 인접하여 지지되어진다. 이러한 지지력은 캠 샤프트(27)와 스프링(26)의 조절로 쉽게 조정된다.

공지된 물질로된 압축시킬 수 있는 코팅(29)으로 블록(12)(13)의 두께와 실린더(1)(2)길이 사이의 차이를 보상할 수 있고 전 부품을 잘 밀복시킬 수 있다.

내화 섬유층(31)으로 내화판(23)과 케이스(5)의 뒷판(32)사이의 열을 절연시킬 수 있다.

상술한 탭 구멍 장치는 본 발명에 따른 한 예에 불과하며 여러 가지의 다른 형태로 변형시킬 수 있다.

예로서 지지대(6)에 의해 실린더(1)(2)에 적용되는 스프링의 힘을 조절하기 위해 스크루의 형태로된 슬리브(9)를 사용하는 대신 레버(lever)에 의해 작동되는 캠을 사용할 수도 있다.

유사하게 실린더(1)(2)를 회전시키기 위해 기어(24) 대신 수력잭(jack)이나 전력잭에 의해 작동되는 연결 막대를 사용할 수도 있다.

내화물질로 구성된 본 발명에 따른 탭 구멍의 부분을 전개도로 나타낸 제3도에서, 실린더(1)(2)의 양쪽에는 각각 한쌍의 홈(3)(3')과 홈(4)(4')이 있다.

예로서, 홈(3')과, 홈(4')을 통해 흐르는 용융 금속이 이 홈(3')(4')을 손상시킬 경우 홈(3)(4)을 대신 사용할 수 있기 때문에 상기 두 세트의 홈에 의해 실린더의 작업 수명이 길어지게 된다.

슬롯(slot)(21)의 단면이 사각형으로 되어 있기 때문에 탭 구멍 장치의 구동 시스템에 대한 배치 잘못의 위험을 제거할 수 있다.

판(23)(25)은 케이스(5)내의 다른 4위치에 설치 가능하며 서로 교환이 가능하고, 유사하게 내화 블록(12)(13)도 상호 교환이 가능하기 때문에 운전비용을 절감시킬 수가 있다.

본 발명의 취지내에서 본 발명을 여러 형태로 변형시킬 수도 있다.

Claims (17)

1. 제1축에서 회전 가능하며 내화 물질로 이루어진 제1실린더(1)와, 제2축에서 회전 가능하며 내화 물질로 이루어진 제2실린더(2)와, 상기 실린더(1)(2)의 적어도 어느 하나에서 그 원주를 따라 축의 둘레에 뻗어 있고, 단면이 실린더의 원주를 따라 변화하는 홈(3,3';4,4')과, 상기 제1 및 제2실린더(1)(2)를 지지하는 하우징(5)과, 유출 위치에 있을 때 상기 실린더(1)(2)의 상기 홈(3,3';4,4')으로 이어지는 탭 구멍(20)(22) 및 원통형 오목부(14,15;16,17)를 가지며 내화 물질로 이루어진 한쌍의 블록(12)(13) 및, 상기 제1 및 제2실린더(1)(2)와 접촉하고 있으며 내화 물질로 이루어진 지지장치(6), 상기 지지장치(6)에 대해서 힘을 가하는 제1압력장치(8) 및 상기 블록에 대해서 힘을 가하는 제2압력장치(30)를 포함하고 있는 부유장치로 구성되어 있으며, 상기 제1 및 제2축은 평행하고 상기 실린더(1)(2)는 상호 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 용융 금속 유출용 탭 구멍 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1압력장치(8)는 스프링장치인 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 지지장치(6)와 상기 실린더(1)(2)의 축을 통과하는 면 사이에 형성되어 있는 각이 30도와 60도 사이의 각도인 것을 특징으로 하는 장치,
4. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 상기 내화 블록(13)은 상기 하우징(5)에 의하여 지지된 상기 제2압력장치(30)에 의하여 상기 제1 및 제2실린더(1)(2)쪽으로 가압되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제2압력장치(30)는 스프링 장치인 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2실린더(1)(2)의 각 끝으로부터 가로 질러져 있으며, 상기 내화 블록(12)(13)의 대향 측상에 설치된 제1 및 제2판(23)(25)을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 판(23)(25)중의 하나는 하우징(5)에 의해 지지된 제3압력장치(26)의하여 상기 실린더(1)(2)의 베이스 및 상기 내화 블록(12)(13)에 대해 가압되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제3압력장치(26)는 스프링 장치인 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2판(23)(25)은 내화 물질로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2판(23)(25)중 적어도 하나와 상기 한쌍의 내화 블록(12)(13)사이에 위치하는 압축 코팅(29)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제6항에 있어서, 상기 내화판(23)(25)은 내화 블록(12)(13)의 측면 및 실린더(1)(2)의 베이스를 받치는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제1항에 있어서, 리세스(14,15)(16,17)사이의 각 블록(12)(13)상에 위치하는 웨지형의 닙(18 또는 19)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 닙(18)(19)은 내화 물질로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2실린더(1)(2)가 공통으로 접촉하는 선에서 변화하는 구멍을 한정하는 홈(3,3')(4,4')에 대해 상기 제1 및 제2실린더의 회전방향을 설정하는 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제1항에 있어서, 제1 및 제2실린더(1)(2) 각각에 적어도 두 개의 홈(3,3')(4,4')이 있는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제1항에 있어서 상기 내화 블록(12)(13)의 오목부(14)(15)(16)(17)는 그 전면상에서 실린더(1)(2)와 맞물림하는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제1항에 있어서, 상기 실린더(1)(2)는 윤활성 페이스트로 피복되는 것을 특징으로 하는 장치.

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